CN210638969U - 用于气体样品采样的采样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于气体样品采样的采样装置，包括气体存储单元，所述气体存储单元的进气端通过气路与大气或待取样气源相连通，所述气路上设置一个以上的流量传感器，所述流量传感器用来实时检测的气体进入气体存储单元的流量大小；所述气路上设置一个以上的比例阀，该比例阀根据所述流量传感器监测的气体流量大小实时控制进入气体存储单元的气流速度。本实用新型具有结构简单、操作简便、适用范围广、自动化程度高等优点。

Description

用于气体样品采样的采样装置

技术领域

本实用新型主要涉及到气体样品采样检测领域，特指一种用于气体样品采样的采样装置。

背景技术

在一些需要对气体样品进行检测的领域，往往需要通过特定的采样方法和采样设备对气体样品进行采样，例如，在对大气、环境空气样品进行检测时，就需要对空气样品进行连续、准确的采样。该环境空气样品可以为垃圾处理及其他领域的气体样品。

在现有技术中，一般对苏玛罐抽真空（-14.5PSI）,然后利用苏玛罐作为存储介质对环境空气进行一定时间的样品采集，得到的样品可以代表一定时间内的空气平均成分含量。这种苏玛罐是US EPA空气监测规定的用于采集存储VOC气体（挥发性有机化合物）的一种空气采样罐。罐的内表面经过钝化处理，以保证成份在储存中保持稳定，阀门通常采用高质量、金属对金属密封、不锈钢薄膜2/3-转阀，阀门和传输管线多具有加热功能，确保消除样品驻留。

在上述采样过程中，具有“流量限制”的要求，所谓“流量限制”的要求是指：例如6L苏玛罐，如果要求采样3小时，则流量大概为33mL/min(采样可能需要留下一定的真空度，因此一般可能不会采满6L)。如果流量速度是一直恒定的，则每次采样的代表性就比较高，如果流量不恒定，在3个小时采样过程中，同样的有害成分浓度（在某一小段时间内有排放）在3小时前段和后段所采集得到的样品浓度是不一致的。

在上述采样过程中，还对“定时采样”具有一定的要求，所谓“定时采样”是指：一方面是采样过程为固定多久的定时，另外一个方面是苏玛罐在野外或者分布在某区域内，会有从某个时间准时开始采样的要求。例如现在在某个采样点放置3套采样设备，1号罐在星期一上午9点开始采集3小时，2号罐在星期二12点开始采集6小时，3号罐在星期三早上6点开始采集24小时。

目前，各厂家的产品是采用机械式限流器，安装在苏玛罐进气口。在需要采样时手动打开苏玛罐的气阀，通过机械限流方式进行样品采集。这种限流器多是采用小孔或细管或是机械限流阀等原理进行“流量限制”。现有采用上述采用机械式限流器（小孔、毛细管、或者流量阀等）的结构，单纯靠小孔或毛细管进行简单的限流，或者通过压力感应弹片简易调节小孔的大小来限制流量（类似与流量阀），对苏玛罐采样进行限流，手动开启及关闭。这种方式和结构存在以下不足：

1、全人工操作，开阀和关阀需要按时人工去操作，尤其不利于定时采样等功能上的需求。

2、流量限制采用的机械式限流器（小孔或毛细管、限流阀），由于采样过程是苏玛罐（采样前抽真空、清洗）从真空慢慢填满到大气的过程。因此限流器两端的压力是线性变小的。所以机械式限流器不可能做到流量在整个过程中保持恒定的，它的流量是随着压差变小，而逐渐变小的，尤其不利于“流量限制”、“定时采样”等功能上的需求。

3、限流器的大小选择根据采样时间而定的，很难选择或调节到合适。

4、在一些特殊工况的环境下，由于空气湿度过大等问题，将会影响到机械式限流器的使用效果，无法得到较佳的调控效果。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种结构简单、操作简便、适用范围广、自动化程度高的用于气体样品采样的采样装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于气体样品采样的采样装置，包括气体存储单元，所述气体存储单元的进气端通过气路与大气或待取样气源相连通，所述气路上设置一个以上的流量传感器，所述流量传感器用来实时检测的气体进入气体存储单元的流量大小；所述气路上设置一个以上的比例阀，该比例阀根据所述流量传感器监测的气体流量大小实时控制进入气体存储单元的气流速度。

作为本实用新型装置的进一步改进：所述气体存储单元的进气端设置有阀接入单元，所述阀接入单元安装于气体存储单元上或者独立于气体存储单元安装，用来使气体存储单元进入通气状态，起到关闭或打开的功能。

作为本实用新型装置的进一步改进：还包括微控制单元MCU，用来接收流量传感器的监测信号，并对比例阀进行控制。

作为本实用新型装置的进一步改进：还包括微控制单元MCU，用来接收流量传感器的监测信号，并对气体存储单元的阀接入单元及比例阀进行控制。

作为本实用新型装置的进一步改进：所述微控制单元MCU上设置有通讯单元，所述通讯单元通过WIFI、蓝牙或4G通信方式与用户进行连接。

作为本实用新型装置的进一步改进：所述气路上设置一个以上的压力传感器，所述压力传感器用来实时检测气体存储单元进口端与采样环境之间气路上的气体压力，当采样完成后，利用实时检测的气体压力值来判断气体存储单元的气密性和/或采样是否正常完成。

作为本实用新型装置的进一步改进：在气体存储单元上或者进气端位置处设置端口压力传感器，所述端口压力传感器用来检测气体存储单元内的实时气体压力。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型的用于气体样品采样的采样装置，结构简单、操作简便、适用范围广、自动化程度高，通过气流速度、气流大小来对整个气体流入气体存储单元的过程进行实时控制，不但能够满足采集过程中流量和定量的实际需求，还能够保证整个采样全过程的精确性，达到最佳的采样效果，从而真正提高最终采样样品的完整性和代表性。

附图说明

图1是本实用新型采样的流程示意图。

图2是本实用新型采样装置在一个具体实施例中原理示意图。

图3是本实用新型采样装置在另一个具体实施例中原理示意图。

图例说明：

1、气体存储单元；2、阀接入单元；3、流量传感器；4、比例阀；5、微控制单元；6、压力传感器。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图2所示，本实用新型进一步提供一种用于气体样品采样的采样装置，包括气体存储单元1（如苏玛罐），该气体存储单元1的进气端通过气路与大气或待取样气源相连通；本实用新型在所述气路上设置一个以上的流量传感器3，所述流量传感器3用来实时检测的气体进入气体存储单元1的流量大小；在所述气路上设置一个以上的比例阀4，该比例阀4根据所述流量传感器3监测的气体流量大小实时控制进入气体存储单元1的气流速度。本实用新型的采样装置可以用来实施本实用新型上述的采样方法。

进一步，在具体应用实例中，气体存储单元1的进气端设置有阀接入单元2，该阀接入单元2安装于气体存储单元1上或者独立于气体存储单元1安装，其功能在于用来使气体存储单元1进入通气状态，起到关闭或打开的功能。

进一步，在具体应用实例中，还包括一微控制单元5MCU(Microcontroller Unit，MCU)，用来接收流量传感器3的监测信号，并对气体存储单元1的阀接入单元2及比例阀4进行控制。微控制单元5MCU可以用来实现阀接入单元2的瞬时开关或阀接入单元2的定时开关，然后微控制单元5MCU收集流量传感器3传来的气体进入气体存储单元1的实时流量大小，做出分析判断后，发出控制指令给比例阀4，利用比例阀4来实时控制进入气体存储单元1的气流速度为设定阈值。达到采样时间后，此时气体存储单元1按预定流速采集后内部接近大气压，微控制单元5MCU控制关闭比例阀4和/或阀接入单元2。

进一步，在具体应用实例中，在微控制单元5MCU上设置有通讯单元，利用该通讯单元可以通过WIFI、蓝牙或4G等通信方式与用户（操作者）进行连接。用户（操作者）可以在上位机或者移动终端上来对微控制单元5MCU进行参数设定。该参数包括了阀接入单元2的开闭时间、进入气体存储单元1的气流速度阈值等等。

如图3所示，在另一个实例中，本实用新型还可以进一步在所述气路上设置一个以上的压力传感器6，该压力传感器6用来实时检测气体存储单元1进口端与采样环境之间气路上的气体压力，当采样完成后，利用实时检测的气体压力值来判断气体存储单元1（如苏玛罐）的气密性，以及采样是否正常完成。

进一步，还可以在气体存储单元1上或者进气端位置处设置端口压力传感器6，该端口压力传感器6用来检测气体存储单元1内的实时气体压力。

如图1所示，本实用新型的上述装置在使用时的工作流程为：

步骤S1：令气体存储单元1（如苏玛罐）进入通气状态；

步骤S2：根据实时检测的气体进入气体存储单元1的流量大小，实时控制进入气体存储单元1的气流速度为设定阈值；直至完成采样。

在上述步骤S1中，根据实际需要，可以先将气体存储单元1（如苏玛罐）抽真空后，再打开阀接入单元2，使其进入通气状态。阀接入单元2安装于气体存储单元1上或者独立于气体存储单元1安装，其功能在于用来使气体存储单元1进入通气状态，起到关闭或打开的功能。

在上述步骤S2中，根据实际需要，可以通过一个以上的流量传感器3来实时检测的气体进入气体存储单元1的流量大小。在具体应用时，可以将流量传感器3安装于气体存储单元1进口端与采样环境之间的气路上。所述采样环境为大气、或待采样的气源。

在上述步骤S2中，根据实际需要，可以通过一个以上的比例阀4来实时控制进入气体存储单元1的气流速度。在具体应用时，可以将比例阀4安装于气体存储单元1进口端与采样环境之间的气路上，该气路可以为通气管路。比例阀4可以根据实际需要采用电控比例阀4。

在上述步骤中，可以通过微控制单元5MCU(Microcontroller Unit，MCU) 用来接收流量传感器3的监测信号，并对气体存储单元1的阀接入单元2及比例阀4进行控制。微控制单元5MCU可以用来实现阀接入单元2的瞬时开关或阀接入单元2的定时开关，然后微控制单元5MCU收集流量传感器3传来的气体进入气体存储单元1的实时流量大小，做出分析判断后，发出控制指令给比例阀4，利用比例阀4来实时控制进入气体存储单元1的气流速度为设定阈值。达到采样时间后，此时气体存储单元1按预定流速采集后内部接近大气压，微控制单元5MCU控制关闭比例阀4和/或阀接入单元2。

在一种工况下，在微控制单元5MCU上设置有气体存储单元1的开闭时间，微控制单元5MCU等待、直到时间到达设定日期时间后，控制打开比例阀4和/或阀接入单元2，使气体存储单元1（如苏玛罐）进入通气状态。

在具体应用实例中，微控制单元5MCU上设置有通讯单元，利用该通讯单元可以通过WIFI、蓝牙或4G等通信方式与用户（操作者）进行连接。用户（操作者）可以在上位机或者移动终端上来对微控制单元5MCU进行参数设定。该参数包括了阀接入单元2的开闭时间、进入气体存储单元1的气流速度阈值等等。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于气体样品采样的采样装置，包括气体存储单元，所述气体存储单元的进气端通过气路与大气或待取样气源相连通，其特征在于，

所述气路上设置一个以上的流量传感器，所述流量传感器用来实时检测的气体进入气体存储单元的流量大小；

所述气路上设置一个以上的比例阀，该比例阀根据所述流量传感器监测的气体流量大小实时控制进入气体存储单元的气流速度。

2.根据权利要求1所述的用于气体样品采样的采样装置，其特征在于，所述气体存储单元的进气端设置有阀接入单元，所述阀接入单元安装于气体存储单元上或者独立于气体存储单元安装，用来使气体存储单元进入通气状态，起到关闭或打开的功能。

3.根据权利要求1所述的用于气体样品采样的采样装置，其特征在于，还包括微控制单元MCU，用来接收流量传感器的监测信号，并对比例阀进行控制。

4.根据权利要求2所述的用于气体样品采样的采样装置，其特征在于，还包括微控制单元MCU，用来接收流量传感器的监测信号，并对气体存储单元的阀接入单元及比例阀进行控制。

5.根据权利要求3或4所述的用于气体样品采样的采样装置，其特征在于，所述微控制单元MCU上设置有通讯单元，所述通讯单元通过WIFI、蓝牙或4G通信方式与用户进行连接。

6.根据权利要求1-4中任意一项所述的用于气体样品采样的采样装置，其特征在于，所述气路上设置一个以上的压力传感器，所述压力传感器用来实时检测气体存储单元进口端与采样环境之间气路上的气体压力，当采样完成后，利用实时检测的气体压力值来判断气体存储单元的气密性和/或采样是否正常完成。

7.根据权利要求1-4中任意一项所述的用于气体样品采样的采样装置，其特征在于，在气体存储单元上或者进气端位置处设置端口压力传感器，所述端口压力传感器用来检测气体存储单元内的实时气体压力。

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